(57)【要約】  本発明は、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するためのデバイス１０に関する。デバイスは、周囲温度の特定の量の流体が収容される容器２０と、特定の量の流体を処理チャンバ１０８に特定の流量で導出する送出手段１０９と、処理チャンバ内で回転可能であり、処理チャンバ内の流体を混合する及び／又はかき取りする及び／又は泡立てる処理要素１０１と、ある冷却能力を発揮する冷却要素１０５であって、少なくとも部分的に流体に接する処理チャンバを少なくとも部分的に冷却する冷却要素とを備える。本発明は、このデバイスとともに使用されるように構成された容器に関する。更に、本発明は、デバイスを使用して低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための方法に関する。【選択図】図１
2019509038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するためのデバイス（１０）であって、
周囲温度での特定の量の流体が収容される容器（２０）と、
特定の量の前記流体を特定の流量で処理チャンバ（１０８）に導出するように構成された送出手段（１０９）と、
前記処理チャンバ（１０８）内で回転可能であり、前記処理チャンバ内の前記流体を混合する及び／又はかき取りする及び／又は泡立てるように構成された少なくとも１つの処理要素（１０１）と、
ある冷却能力を発揮する冷却要素（１０５）であって、少なくとも部分的に前記流体に接する前記処理チャンバ（１０８）を少なくとも部分的に冷却するように構成された冷却要素（１０５）と、
を備える、デバイス（１０）。
【請求項２】
前記流体が前記処理チャンバ（１０８）を出る前に、前記冷却要素（１０５）により発揮される冷却能力が前記流体を所望の温度に冷却することを、前記処理チャンバ（１０８）を通る前記流体の流量が可能にするように、前記送出手段（１０９）の速度が計算される、請求項１に記載のデバイス（１０）。
【請求項３】
前記処理要素（１０１）の回転速度は、調製する低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品の種類に依存する、請求項１又は２に記載のデバイス（１０）。
【請求項４】
低温製品又はチルド製品を調製するための前記処理要素（１０１）の回転速度は１〜１０ｒｐｍの範囲内である、請求項３に記載のデバイス（１０）。
【請求項５】
アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための前記処理要素（１０１）の回転速度は１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内である、請求項３に記載のデバイス（１０）。
【請求項６】
前記処理チャンバ（１０８）に接続されており、このチャンバに、ある空気比率を提供する空気入口（１０６）を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項７】
前記空気比率の値は、調製する製品の種類に依存し、この比率は低温製品又はチルド製品が調製される場合にはゼロであり、前記比率は泡立ち製品又はアイスクリームが調製される場合にはゼロとは異なる、請求項６に記載のデバイス（１０）。
【請求項８】
前記処理チャンバ（１０８）は、前記低温製品又は前記冷凍製品及び／又は前記泡立ち製品が継続的に導出されるように、前記容器（２０）から送出される製品の流体入口と、製品出口とを接続している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項９】
前記流体が通過する前記処理チャンバ（１０８）の長さは前記冷却要素（１０５）に合致している、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１０】
前記処理チャンバ（１０８）は、前記処理要素（１０１）によって前記流体中に高いせん断応力を生じさせるために、半径方向に小さな間隙を構成している、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１１】
前記処理チャンバ（１０８）は外筒及び内筒によって構成されており、前記外筒と前記内筒は同心状に配置されており、前記外筒と前記内筒との間に間隙を形成している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１２】
前記外筒と前記内筒との間に構成された前記間隙は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍである、請求項２に記載のデバイス（１０）。
【請求項１３】
前記処理要素（１０１）は、前記処理チャンバ（１０８）の内壁に付着した製品をかき取りするように設計されたかき取り端縁（１３０）と、クエット流効果により前記処理チャンバ（１０８）の前記処理要素（１０１）の回転によって前記流体を泡立てる１つ又は複数のかき混ぜ要素（１３１）と、を少なくとも備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１４】
前記容器（２０）は、カートリッジ、カプセル等として構成されており、前記送出手段（１０９）が内部で変位することを可能にするための内部経路を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１５】
前記デバイス内で低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品の調製を可能にするプロセスパラメータを含む識別手段を更に備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１６】
前記プロセスパラメータは、生成される製品の種類、導出される製品の温度、前記処理チャンバ（１０８）内の流体の流量、前記処理要素（１０１）の回転速度、前記処理チャンバ（１０８）に取り込む空気比率のうちの１つ又は組み合わせである、請求項１５に記載のデバイス（１０）。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）とともに使用されるように構成されている、周囲温度のある量のある流体を含む容器（２０）。
【請求項１８】
冷却手段（１０５）に面する一部分であって、前記低温製品又は前記冷凍製品及び／又は前記泡立ち製品が調製される処理チャンバ（１０８）を構成している一部分を備える、請求項１７に記載の容器（２０）。
【請求項１９】
内容積部を有し、前記内容積部は、前記内容積部内で変位して、前記内容積部の流体内容物の少なくとも一部を前記デバイス（１０）の前記処理チャンバ（１０８）に送出する送出手段（１０９）と協働するように構成されている、請求項１７又は１８に記載の容器（２０）。
【請求項２０】
低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための方法であって、
周囲温度の流体を含む容器（２０）をデバイス（１０）に挿入するステップと、
送出手段（１０９）を変位して、前記容器（２０）の流体内容物の少なくとも一部を、導出する最終製品の種類に応じた特定の流量で処理チャンバ（１０８）に導出するステップと、
処理手段（１０１）を、前記処理チャンバ（１０８）内に最終的に導出される製品の種類に応じた特定の速度で回転させ、同時に、前記製品に少なくとも部分的に接する前記処理チャンバ（１０８）の少なくとも一部分を冷却するステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記処理手段（１０１）の回転速度は、調製される製品に応じて、低温製品又はチルド製品を調製するための１〜１０ｒｐｍの範囲内の低速から、アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内の高速まで変化する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
含気製品が所望される場合、前記処理チャンバ（１０８）に空気が導入される、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）の使用。
【請求項２４】
低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）における請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の容器（２０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイスクリーム、ホイップヨーグルト等などの、含気させることもできる冷却又は冷凍菓子を調製するためのデバイスに関し、デバイスは、調製マシン及び流体容器を備える。デバイスは、流体容器内に周囲温度で収容された原料流体から出発した高品質の製品を提供することができるコンパクトで高速なシステムである。本発明は更に、このような低温製品又は冷凍製品を調製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アイスクリームなどの冷却菓子又は冷凍菓子の大部分の消費は、既に調製されて冷却又は冷凍され、後の消費のためにその状態が維持されている製品に関するものである。このような製品が家庭での消費を目的としている場合、いくつかの欠点がある。欠点は、例えば、製品を冷却又は冷凍状態に維持するために製品を迅速に家に運ぶ必要がある、製品を冷凍庫で保存する必要がある、及び標準的な冷凍庫の容量を考えると限られた数のフレーバーしか入手できないなどである。更に、そのような製品の口当たりは、どちらかといえば固く、できたての菓子とはまったく異なる。
【０００３】
家庭での消費を目的とするか業務、店舗等での使用を目的とするかを問わず、今日利用可能な解決策は、冷却菓子又はアイスクリームマシンを用いて新鮮な菓子製品を製造することである。これにより、得られる製品の食感はより満足なものとなるが、既知のマシンによる調製手順にはいくつかの欠点がある。
【０００４】
具体的には、全ての原材料を予め混合する必要があること、そうしたマシンの容量が、通常、同じフレーバー１人前の５回分以上に相当すること、及び必要な時間が約３０分である（例えばアイスクリームの場合）ことである。更には、調製のために必要とされる原材料は、その調製マシンの多数の部分（例えば、撹拌器、タンク、又は注出機）に接することになり、それらの全ての部分を洗浄しなければならない。他の代替案では、標準的な冷凍庫における冷却又は冷凍段階の前に、周囲温度で調製することを示す。したがって、これら代替案も、時間がかかり、洗浄作業を必要とする。
【０００５】
また、これらの既知のマシンは非常に嵩張り、長い調製時間を要する。また、１人前より多くを一度に調製しなければならない（バッチ調製として知られる）。したがって、冷却又は冷凍菓子をバッチで調製する既知のマシンには、記載したとおり、いくつかの制限があり。例えば、処理されるべき量を予め調製する必要があり、また、最終製品は（例えば、フレーバーによる）層分布ができない均質なものに限定される。したがって、特に、よりコンパクトで、高品質で安定した泡立てにより高度に含気される混合物を製造することができ、１人前を提供することができ、特に後の洗浄を必要としないマシン及びシステムを使用することで、冷却菓子又は冷凍菓子の調製の利便性を向上させることに対する要求がある。
【０００６】
したがって、本発明は、これらのニーズに対処し、従来技術の欠点を克服し、周囲温度の流体原料製品から出発したアイスクリーム又は低温製品又は泡立ち製品を導出するインライン及びオンデマンドシステムを提供するデバイスを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００７】
第１の態様によれば、本発明は、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するためのデバイスに関し、デバイスは、周囲温度での特定の量の流体が収容される容器と、特定の量の流体を特定の流量で処理チャンバに導出するように構成された送出手段と、処理チャンバ内で回転可能であり、処理チャンバ内の流体を混合する及び／又はかき取りする及び／又は泡立てるように構成された少なくとも１つの処理要素と、特定の冷却能力を発揮する冷却要素であって、少なくとも部分的に流体に接する処理チャンバ（１０８）を少なくとも部分的に冷却するように構成された冷却要素と
を備える。
【０００８】
好ましくは、流体が処理チャンバを出る前に、冷却要素により発揮される冷却能力が流体を所望の温度に冷却することを、処理チャンバを通る流体の流量が可能にするように、本発明のデバイスの送出手段の速度が計算される。
【０００９】
また好ましくは、処理要素の回転速度は、調製する低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品の種類に依存する。低温製品又はチルド製品を調製するための処理要素の回転速度は典型的には１〜１０ｒｐｍの範囲内であり、アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための処理要素の回転速度は１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内である。
【００１０】
典型的には、本発明によるデバイスは、処理チャンバに接続されており、このチャンバに、特定の空気比率を提供する空気入口を更に備える。空気比率の値は、調製する製品の種類に依存し、この比率は低温製品又はチルド製品が調製される場合にはゼロであり、比率は泡立ち製品又はアイスクリームが調製される場合にはゼロとは異なる。
【００１１】
好ましくは、処理チャンバは、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品が継続的に導出されるように、容器から送出される製品の流体入口と、製品出口とを接続している。
【００１２】
典型的には、流体が通過する処理チャンバの長さは冷却要素に合致している。
【００１３】
本発明のデバイスの好適な実施形態によれば、処理チャンバは、処理要素によって流体中に高いせん断応力を生じさせるために、半径方向に小さな間隙を構成する。
【００１４】
典型的には、処理チャンバは外筒及び内筒によって構成されており、外筒と内筒は同心状に配置されており、外筒と内筒との間に間隙を形成している。外筒と内筒との間に構成された間隙は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
本発明のデバイスの好適な実施形態では、処理要素は、処理チャンバの内壁に付着した製品をかき取りするように設計されたかき取り端縁と、クエット流効果による処理チャンバの処理要素の回転によって流体を泡立てる１つ又は複数のかき混ぜ要素と、を少なくとも典型的には備える。
【００１６】
典型的には、デバイスの容器は、カートリッジ、カプセル等として構成されており、送出手段が内部で変位することを可能にするための内部経路を備える。
【００１７】
好ましくは、本発明のデバイスには、当該デバイス内で低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品の調製を可能にするプロセスパラメータを含む識別手段が更に設けられている。プロセスパラメータは、典型的には、生成される製品の種類、導出される製品の温度、処理チャンバ内の流体の流量、処理要素の回転速度、処理チャンバに取り込む空気比率のうちの１つ又は組み合わせである。
【００１８】
第２の態様によれば、本発明は、（前述のような）デバイスとともに使用されるように構成されている、周囲温度での特定の量の特定の流体を含む容器に関する。
【００１９】
好ましくは、容器は、デバイス内の冷却手段に面する一部分であって、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品が調製される処理チャンバを構成している一部分を備える。
【００２０】
典型的には、容器は、内容積部を含み、内容積部は、内容積部内で変位して、内容積部の流体内容物の少なくとも一部をデバイスの処理チャンバに送出する送出手段と協働するように構成されている。
【００２１】
更に第３の態様によれば、本発明は、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための方法に関し、方法は、
周囲温度の流体を含む容器をデバイスに挿入するステップと、
送出手段を変位して、容器の流体内容物の少なくとも一部を、導出する最終製品の種類に応じた特定の流量で処理チャンバに導出するステップと、
処理手段を、処理チャンバ内に最終的に導出される製品の種類に応じた特定の速度で回転させ、同時に、製品に少なくとも部分的に接する処理チャンバの少なくとも一部分を冷却するステップと、
を含む。
【００２２】
好ましくは、本発明の方法においては、処理要素の回転速度は、調製される製品に応じて、低温製品又はチルド製品を調製するための１〜１０ｒｐｍの範囲内の低速から、アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内の高速まで変化する。
【００２３】
典型的には、本発明の方法においては、含気製品が所望される場合、処理チャンバに空気が更に導入される。
【００２４】
更に別の態様によれば、本発明は、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための、前述のようなデバイスの使用に関する。
【００２５】
また更に異なる態様によれば、本発明は、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための、前述のようなデバイスにおける前述のような容器の使用に関する。
【００２６】
本発明の更なる特徴、利点及び目的は、以下の本発明の非限定的実施形態の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば、当業者には明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】調製マシン及び流体容器を含む、本発明による冷却菓子又は冷凍菓子又は含気菓子を調製するためのデバイスの切断図である。
【図２】図１に示すような、本発明による冷却菓子又は冷凍菓子又は含気菓子を調製するためのデバイスにおける種々の要素の分解組立図である。
【図３】図１に示される、本発明による冷却菓子又は冷凍菓子又は含気菓子を調製するためのデバイスの概略図である。
【図４】本発明によるデバイスを使用した冷却菓子の調製に関わる理論的なエネルギー経路スキームである。
【図５】本発明によるデバイスを使用した冷凍菓子の調製に関わる理論的なエネルギー経路スキームである。
【図６ａ】せん断応力を生成するためのクエット流の基本原理を模式的に示す。
【図６ｂ】せん断応力を生成するためのクエット流の基本原理を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
第１の態様によれば、本発明は、含気させることもできる低温製品又は冷凍製品を調製するためのデバイス１０に関する。本発明のデバイス１０は、調製マシン１００と容器２０とを備え、容器２０は、周囲温度の原料流体製品、典型的には液体を含み、原料流体製品から、デバイス１０によって最終含気製品又は低温製品又は冷凍製品が製造される。デバイス１０によって調製される典型的な製品は、例えば、アイスクリーム又はホイップヨーグルトである。デバイス１０はインラインで機能し、容器２０内の周囲温度の原料流体から出発し、所望のように、要求に応じて新たに調製される１人前の含気製品又は低温製品又は冷凍製品を必要なときに提供する。
【００２９】
更により詳細に説明するように、マシン１００は、モータ（図示せず）によって回転同調される、シャフト１０２の周りで回転する処理要素１０１を備え、処理要素１０１は、典型的には、その回転速度及び更に空気が流体と混合されるか混合されないかに応じて、泡立て器及びスクレーパとして機能する。この処理要素１０１は典型的には、冷却壁内で冷凍された製品をかき取るように設計されたかき取り端縁１３０と、要素１０１の回転により流体の泡立ちを引き起こす１つ又は複数のかき混ぜ要素１３１と、を備える。
【００３０】
図２に示すように、例えば、マシン１００は上部カバー１０３を更に備える。上部カバー１０３は、処理要素１０１の上部部分を閉じ、要素１０１を回転同調させるためにシャフト１０２をモータと接続している。上部カバー１０３は少なくとも１つの空気入口１０６を更に備える。
【００３１】
図２は、マシン１００が処理カバー要素１０７を備えることを更に示す。処理カバー要素１０７は、容器２０がマシン内に導入されると、容器２０と処理カバー要素１０７との間に、処理要素１０１が中で回転する、非常に薄い厚みの処理チャンバ１０８を形成するように配置されている。マシン１００は、処理カバー要素１０７の外部に配置された冷却要素１０５を更に備える。冷却要素１０５は、処理チャンバ１０８内の流体に接する内部冷却壁１０４を冷却する。
【００３２】
典型的には、容器２０は筒状に構成されており、処理カバー要素１０７も筒状に構成されているため、カバー要素１０７の内部冷却壁１０４は容器２０の外面と相補形状である。
【００３３】
マシン１００には典型的にはピストンである送出手段１０９が更に設けられており、送出手段１０９は容器２０の容積部内で変位することができ、容器２０からその内容物を送出することができる。ピストンは、処理要素１０１を回転同調させるモータとは異なるマシン１００内のモータ（図示せず）によって線形駆動される（lineraly actuated）。
【００３４】
本発明のコンテナ２０は、流体が配置され、送出手段１０９が動く内容積部を備え、流体は、容器２０の上部表面に好ましくは配置されている１つ又は複数の流体出口１１０を通じて処理チャンバ１０８に送出される。送出手段１０９は、内部にある流体の内容物のほとんどが処理チャンバ１０８に送出されるように、送出手段１０９が移動する容器２０の内壁に非常に近接して設計されている。容器２０は、製品内容物が調製されるとカップ又は適切な受入部に導出されるように、好ましくは垂直に配置され、処理チャンバ１０８に接続された製品出口１１１を更に備える。容器２０にはストッパ１１２が設けられていることが好ましく、ストッパ１１２は典型的には容器上に放射状に配置されており、適切な処理チャンバ１０８を構成するように処理カバー要素１０７の位置を画定している。
【００３５】
好ましくは、処理チャンバ１０８は、容器２０（内筒を構成する）及び外筒（処理カバー要素１０７で構成される）の半径方向の幅が、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。これらの処理チャンバ幅の好ましい値により、最適な泡特性を実現することができる。処理チャンバ１０８で泡立てを行うために、本発明のデバイスは、少なくとも部分的に処理チャンバ１０８を通るクエット流によって、容器２０からの流体と空気入口１０６により導入された空気との混合物を送ることによって得られる高せん断エネルギーにより与えられる泡立てエネルギーを基にしている。混合物中に高いせん断応力を生成し、適切な泡立てを可能にするために、処理チャンバ１０８の幅又は間隙は非常に小さいままであることが重要である。
【００３６】
クエット流とは、２つの平行平板間の空間内の粘性流体の層流を意味する。クエット流の基本原理を図６ａ及び図６ｂに示す。図６ａでは、可動二次元境界板が静止二次元境界板に対して特定の速度ｕで動く。２つの境界板の間には、流体が存在する。可動境界板が動くことで、流体が動く。２つの境界の条件が、流体の動きを定義する。静止境界板では直接、静止境界板の摩擦力により、流体は全く動かない。このため、速度ｕはゼロである。可動境界板では直接、摩擦により、流体は可動境界板の速度ｕで動く。
【００３７】
単純なモデルでは、流体の速度ｕは、静止境界板から測定した方向ｙに直線的に増加する。これにより、流体にせん断応力τが生じる。せん断応力τは、２つの境界板間の距離、流体の粘度、移動境界板の絶対速度に依存する。流体中のせん断応力は、本発明のデバイスにおいて使用されるような、泡立てエネルギーとして使用することができるせん断エネルギーをもたらす。
【００３８】
図１に示すように処理カバー要素１０７の外部に配置された冷却要素１０５は、典型的には、処理チャンバ１０８内の流体に接する内部冷却壁１０４を冷却するために冷媒流体が流れる蛇行外部冷却回路として構成されている。これは単に例示的な実施であり、他の可能な実施も本発明の範囲内に含まれよう。
【００３９】
本発明のデバイスは、先に記載したように、冷凍又は冷却され、更に含気され得る又は含気され得ない異なるタイプの最終製品を提供することができる。典型的には、導出される製品は、アイスクリーム、冷却液体又はチルド液体及び泡立ち液体である。異なる製品を得るために、管理すべき２つの不確定要素がある。２つの不確定要素は、空気入口１０６を通じ処理チャンバ１０８内に空気を導入するか否か、及び処理エレメント１０１の回転速度である。
【００４０】
冷却液体又はチルド液体を作製する場合、空気は導入されず（したがって空気入口１０６は閉じられている）、処理要素１０１は、典型的には１ｒｐｍ〜１０ｒｐｍの範囲内である低速で回転し、流体を均一に混合し、冷却する（流体は内部冷却壁１０４によって冷却されるため）ことを可能にする。冷却要素１０５は、流体が製品出口１１１を通って導出される前に、流体を５℃〜０℃を含む最終温度まで冷却する。処理要素１０１のかき取り端縁１３０は、流体混合物内に冷熱を均一に分配するために、内部冷却壁１０４上の製品を流体混合物全体中へと剥がすのを助ける。
【００４１】
泡立ち製品（チルド可能なもの又はチルド可能でないもの）を調製する場合、開放された空気入口１０６から空気が導入され、処理要素１０１は、典型的には１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍである高速で回転する。低温製品又はチルド製品を所望する場合、冷却要素１０５は、泡立ち流体が製品出口１１１を通じて導出される前に、泡立ち流体を、典型的には５℃〜０℃を含む温度に冷却する。処理要素１０１の高い速度は、流体混合物を適切に混合し、泡立てることを目的とし、特に、処理要素１０１のかき混ぜ要素１３１は流体泡を破壊し、混合物中に空気を取り入れ、混合物が含気するのを助ける。
【００４２】
本発明のデバイスでアイスクリームを調製する場合、空気入口１０６を開く必要があり（流体混合物中に空気が取り入れられるように）、処理要素１０１は典型的には１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍである高速で回転する。冷却要素１０５は、流体混合物が製品出口１１１を通じて導出される前に、流体混合物を典型的には−０℃（図５を参照）〜−５℃〜−１０℃の温度に冷却する。かき取り端縁１３０は、内部冷却壁１０４に付着した冷凍混合物を混合物に取り込んでアイスクリームを製造するためにかき取りする必要がある。また、混合物は、処理要素１０１のかき混ぜ要素１３１と処理要素１０１の高い回転速度とによって含気される。
【００４３】
ここで図４を参照すると、本発明によるデバイス内に続く、処理チャンバの上部１０３から、製品出口１１１に接続している処理チャンバの底部１４０までの、冷却含気製品の理論エネルギー経路が模式的に示されている。流体は、典型的には２０℃〜２５℃を含む周囲温度で処理チャンバに入り、その後、内部冷却壁１０４に接して冷却された後、処理要素１０１の回転により混合物中に分配される。流体と空気（空気入口１０６からの空気）との混合物の効果的な泡立ては、図４のグラフに示されるように、５℃〜０℃を含む温度で起こる。
【００４４】
エネルギーバランス、すなわち処理チャンバ内部の流体の温度差に関連する熱エネルギーは、次式によって与えられる。
【数１】
2019509038.tif 000003
ここで、
Ｃｐは、特定の材料に応じた熱容量、
ｍは、製品又は原材料の質量、
及び
ｄＴは、温度差（ｄＴ＝Ｔ最終−Ｔ初期）である。
【００４５】
この式は、製品出口飲料出口における、周囲温度から典型的には０℃〜５℃を含む低温Ｔ１への、処理チャンバ内の製品の温度の変化に連動する熱エネルギー移動を与える。
【００４６】
ここで図５を参照すると、本発明によるデバイス内に続く、処理チャンバの上部１３０から、製品出口１１１に接続している処理チャンバの底部１４０までの、製造される冷凍含気製品の理論エネルギー経路が模式的に示されている。流体は、典型的には２０℃〜２５℃を含む周囲温度で処理チャンバに入り、その後、処理チャンバの経路の約３０％〜３５％において＋０℃の温度に冷却される（事実、図５に示されるように、有効な泡立ては、経路の約５％〜１０％において、典型的には５℃〜＋０℃で起こる）。エネルギーバランス、すなわち、処理チャンバの全経路の３０％〜３５％を移動した後の処理チャンバ内部の製品の、周囲温度から低温Ｔ１（＋０℃）への温度変化に関連する熱エネルギーは次式によって与えられる。
【数２】
2019509038.tif 000004
ここで、
Ｃｐは、特定の材料に応じた熱容量、
ｍは、製品又は原材料の質量、
及び
ｄＴは、温度差（ｄＴ＝Ｔ最終−Ｔ初期）である。
【００４７】
その後、この製品は液体から固体に相変化し、その温度を０℃に維持する（つまり、＋０℃から−０℃に変化）。図５に示されるように、製品の総質量の約５０％が固体に相変化し、処理チャンバの総経路の約５０％〜６０％を移動したと推定される。
【００４８】
この相変化に関連する熱エネルギーは、次式により与えられる。
【数３】
2019509038.tif 000005
ここで、
Ｌｆは、材料に応じた潜熱
及び
ｍは、製品又は原材料の質量
【００４９】
最終的に、製品が製品出口１１１を通じてアイスクリーム製品として導出されるまで、製品が移動する処理チャンバの経路の残り５％〜１０％によって、製品がその温度を−０℃から約−５℃まで更に低下させる。エネルギーバランス、すなわち、処理チャンバのこの経路内部の流体の温度差に関連する熱エネルギーは、次式により与えられる。
【数４】
2019509038.tif 000006
ここで、
Ｃｐは、特定の材料に応じた熱容量
ｍは、製品又は原材料の質量
及び
ｄＴは、温度差（ｄＴ＝Ｔ最終−Ｔ初期）
【００５０】
上記式は、処理チャンバ内の製品の、冷凍製品の最終導出温度である−０℃から−５℃への温度変化に関連する熱エネルギー移動を与える。流体と空気（空気入口１０６からの空気）との混合物の効果的な泡立ては、図５のグラフに示されるように、５℃〜＋０℃を含む温度で起こる。
【００５１】
本発明によるデバイスが従う主原理は、容器２０内部の特定の量の特定の製品（流体）から出発することであり、したがって、この周囲温度の流体製品が別の製品（冷却のみ又は冷凍、更に泡立てる可能性がある）へと出発する変化に必要な総熱エネルギーバランスは既知である。更に、冷却要素１０５の電力は既知であり、流体出口１１０がある上部カバー１０３に近接した処理チャンバ１０８の上部部分から（したがって、製品が処理チャンバに入る箇所から）出発し、製品出口１１１に接続している処理チャンバ１０８の下部部分１４０までの、流体が通る経路内で冷却される総体積も既知である。したがって、この体積内において、所望の冷却及び可能な相変化を達成するためには製品が特定のエネルギー移動を経る必要がある。このエネルギー除去は冷却要素１０５によって提供される。
【００５２】
したがって、特定の製品（冷凍又はチルド液体）を得るために、既知の情報（容器２０内の製品の種類及び冷却要素１０５が供給可能な電力）から出発し、本発明のデバイスにおいて調整されるのは処理チャンバ１０８を通る製品の流量であり、すなわち、処理チャンバ１０８に送られる製品の滞留時間によって所望の最終製品を提供しなければならない。これは、本発明の実施形態に好ましくは記載されているものなどのデバイスにおいては、容器への送出手段１０９の変位速度を調整することによって調整され、これにより処理チャンバ１０８内の流体の流量を提供することは明らかである。最終製品の他の特性は、処理要素１０１の回転速度（アイスクリーム及び泡立ち製品では高速、冷却液体又はチルド液体では低速）と、流体とともに（空気入口１０６を通じて）処理チャンバに導入される空気の比率によって与えられる。
【００５３】
典型的には、本発明のデバイスはインラインで動作し、容器２０内の流体の全量を、最終製品へと、出口１１１を通じて導出される冷凍製品、チルド製品及びおそらくは泡立ち製品として提供する。容器２０は所定量の予め既定された製品を提供し、カプセル、カートリッジ等として構成されている。
【００５４】
容器２０は識別手段（図示せず）も備えることができ、識別手段は、とりわけ、デバイス内で生成される製品の種類、導出される製品の温度、デバイスにおける処理時間、及びデバイスの処理要素の回転速度などの、低温製品又は冷凍製品及びおそらく更には含気製品を調製するために使用されるパラメータに関する情報を有する。典型的には、調製マシン１００はプロセッサを備える。プロセッサは、容器２０の識別手段の情報を読み取り、製品調製プロセス中に、必要なパラメータを実行するように構成されている。
【００５５】
第２の態様によれば、本発明は更に、上で述べたようなデバイス内で、含気させることもできる低温製品又は冷凍製品を調製するための方法に関する。本発明の方法は、
食品又は飲料製品を含む容器２０を調製マシン１００に挿入するステップと、
容器２０内の送出手段１０９を特定の速度で変位して、処理チャンバ１０８を通る流体に必要な流量を提供し、その特定の流量で、容器内の内容物を、流体出口１１０を通じて処理チャンバ１０８に導出するステップと、
製造される製品の種類（含気される又は含気されない）に応じて、おそらくは、空気入口１０６から空気を追加するステップと、
製造される製品の種類に応じて、処理チャンバ内の処理要素１０１を特定の速度で回転させるステップと、
処理要素の回転と同時に、冷却要素１０５を作動し、処理チャンバ内の製品に接して冷却する内部冷却壁１０４を冷却する、ステップと、を含む。
【００５６】
先に説明したように、流量は、処理チャンバ１０８内に特定の滞留時間を有する流体を提供するように定められた特定の流量であることから、最終製品が製品出口１１１を通じて導出される。
【００５７】
本発明はその好ましい実施形態を参照して説明されたが、多くの変更及び改変が、当業者によって、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。
【図１】
2019509038.tif 000007
【図２】
2019509038.tif 000008
【図３】
2019509038.tif 000009
【図４】
2019509038.tif 000010
【図５】
2019509038.tif 000011
【図６ａ】
2019509038.tif 000012
【図６ｂ】
2019509038.tif 000013
【国際調査報告】
2019509038.tif 000014
2019509038.tif 000015
2019509038.tif 000016